علم سرامیک

ترکیب لعاب بر اساس کاربرد فریت ها یا مواد خام

1.       1)لعاب های سفید براق (Majolicas)

این لعاب ها با میزان اوپک (opacity) فوق العاده که آنها را از فریت های ترانسپارنت متمایز می سازد ، مشخص می شوند . لعاب های فوق الذکر در بدنه های رنگی کاتوفورت (Cottoforte) به کار می روند .

اوپک شدن لعاب یاوارد کردن یک عامل اوپک کننده ( سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه ) به درون ترکیب فریت شده یا لعاب ، حاصل می شود . در این مورد ، درصد فریت در لعاب های با دمای پخت پایین بیشتر است ، در حالی که با افزایش دمای پخت لعاب میزان مواد خام افزایش می یابد .

1.       2)لعاب های مات

این لعاب ها با اشباع کردن شیشه توسط عناصر کریستال ساز و افزاینده سختی بدست می آیند . اکسیدهای روی ، تیتانیم ، کلسیم ، باریم و منیزیم ، توسط کریستالیزاسیون باعث مات شدن لعاب می شوند در حالی که اکسید آلومینیوم و گاهی سیلیکات زیرکونیم بوسیله سخت کردن ، لعاب را مات می کنند .

لعاب هایی که با استفاده از اکسیدهای روی یا تیتانیم مات می شوند . عمدتاً پایه شیشه ای قابل ذوب و بدون سرب دارند . زمانی که عامل مات کننده اکسید روی باشد ، لعاب سفید نیست و زمانی که اکسیدهای تیتانیم به کار برده می شود ، لعاب مایل به خاکستری و زرد رنگ است . لعاب هایی که بوسیله اکسیدهای قلیایی خاکی مات می شوند ، عموماً سفید رنگ و به میزان قابل توجهی ویسکوز هستند .

لعاب هایی که بوسیله سخت کردن مات می شوند ، دارای پایه و ترکیب شیشه ای قابل ذوب هستند ( فریت های گروه 3 را ببینید) که توسط آلومینا ، کورندوم و سیلیکات زیرکونیم کاملاً سخت می شوند .

بسته به نوع عامل مات کننده ، لعاب های satiny ( نوعی لعاب نیمه مات به رنگهای مختلف و اطلس نما )             ( اکسی آلومینیوم یا کورندوم ) یا لعاب های نوع سنگی ( سیلیکات زیرکونیم ) ممکن است تولید شوند .         لعاب های مات (znO-caO) که در دمای پایین پخته می شوند ، از فریت های گروه 6 تهیه می شوند ، در حالی که برای دمای پخت بالاتر ، ترکیب لعاب عمدتاً شامل مواد خام حرارت ندیده می باشد .

1.       3)لعابهای مرمرین (Marble Glazes)

این لعاب ها می توانند در حکم لعاب های مات دسته بندی شوند ، اما به علت فرمولاسیون منحصر به فرد خصوصیات ویژه ، در بسته جداگانه ای قرار می گیرند . برای بدست آوردن این نوع لعاب ، ماده شیشه ای قابل ذوب (فریتهای گروه 4A/B برای دماهای پخت پایین) ، توسط سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه اوپک شده با مخلوطی از اکسیدهای SnO₂-TiO₂-ZnO به نسبت 5 به 6 ، 2 به 3 ، و 1 به 2 مات می شود .

1.       4)لعاب های موم مانند و براق (Waxy Glazes)

این مطلب به لعاب هایی مربوط می شود که خصوصیات حد واسط بین لعاب مرمرین و فریت ترانسپارنت را نشان می دهند ( قابل ذوب ، نیمه اوپک ، نیمه براق) . در نتیجه ، ترکیب آنها تقریباً به صورت زیر می باشد:

-  ماده شیشه ای با قابلیت ذوب متوسط ( فریت های گروه 3 یا مخلوط فریت های گروه های 1 و 4 )

-         کمی اوپک شده با استفاده از سیلیکات زیرکو نیم (4-%8)

-         کمی مات شده با استفاده از (1/2-4/5-0/1) TiO₂-ZnO-SnO₂

1.       5)لعاب های کریستالین

فرایند کریستاله شدن ، با پختن ترکیب شیشه ای قابل ذوب غنی از اکسید روی یا اکسید تیتانیم در دمای پخت بالا صورت می گیرد .

6) لعاب نگه دار Spekled or Torn Glazes ( لعاب فلزی با لکه های رنگی متفاوت از رنگ لعاب که بطور یکنواخت در تمام سطح جسم پخش شده است)

این لعاب ها با اشباع کردن ترکیبات شیشه ای دارای قابلیت ذوب زیاد و واکنشگر ، توسط مقادیر زیاد   سیلیکات زیرکونیم ، بدست می آیند . لعاب های فوق الذکر در دمای پخت پایین ، حاصل می شوند . برای تهیه این لعاب ها از فریت های گروه 6 استفاده می شود . به منظور بهتر نمودن اثر "torn" توصیه شده که یک لایه نازک از لعاب قابل ذوب آماده ، در زیر لعاب ، استفاده شود .

1.       7)لعاب های زمخت (Rustic Glazes)

این گروه شامل کلیه لعاب هایی است که از مواد کمابیش قابل ذوب تشکیل شده اند و با استفاده از مواد درشت (شن و کوراندوم) به شدت سخت می شوند . این مواد معمولاً در پایان عمل خرد کردن و سایش وارد ترکیب     می شوند و بنابراین به میزان کمی با سایر مواد مخلوط می گردند .

1.       8)آوانتورین (Aventurines)

لعاب هایی هستند که با کریستال ریز در سوسپانسیون مشخص می شوند ( Fe – Cr – Cu ) و با ترکیب اکسید سرب و یا ترکیبات قلیایی – بوریک قابلیت ذوب زیادی دارند . کریستالیزاسیون ، نتیجه اشباع شدن فریت در حالت گرم با یک اکسید و سپس جدا شدن آن طی مرحله سرد شدن است .

1.       9)زیر لعابی ها (Underglazes)

به لعاب هایی کمابیش قابل ذوب که هرگز به تنهایی استفاده نمی شوند و فقط زیر انواع دیگر لعاب ها به کار برده می شوند ، اطلاق می گردد . ( لعاب های موارد 8-7-6-5-4 را ببینید ) .

1.       10) انگوب ها

ترکیبات رسمی شیشه ای شده هستند که به بدنه زده می شوند تا تخلخلی بر روی بدنه باقی نماند . انگوب ها معمولاً برای جلوگیری از خروج مواد فرار ( مانند CO₂ و SO₂ ) از بیسکویت یا جلوگیری از آلودگی های حاصل از فرسایش سطح لعاب ( نوع پیریت ) بر روی بدنه ، بکار می روند . انواع لعاب های شرح داده شده بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند .

اگر چه بسیاری از انواع دیگر لعاب ها در بازار در دسترسند ، اما هر یک از آنها ممکن است در یکی از گروههایی که قبلاً توضیح داده شد ، وجود داشته باشند . با دانستن اصول و ترکیبات پایه میتوان اثرات ، جلوه ها و تغییرات مطلوب و مورد نظر را بدست آورد

انواع اصلی فریت

در صنعت ، اصطلاح " فریت " بیانگر یک مخلوط مذاب شیشه ای است که بطور ناگهانی بوسیله آب سرد         می شود . فریت ها بعنوان ماده اصلی ترکیب لعاب های با دمای پخت پایین ، به منظور پایدار نمودن و ثبات ترکیبات به کار می روند .

فریت های زیادی با ویژگی ها و خصوصیات متفاوتی از لحاظ قابلیت ذوب ، شفافیت ، کدری و ماتی در بازار در دسترسند . فریت ها بر اساس مهم ترین خصوصیاتشان به صورت زیر دسته بندی می شوند :

1. فریت های شفاف یا ترانسپارت براق و ویسکوز (معمولاً " فریت ترانسپارت " نامیده می شوند )

فریت هایی با نقطه ذوب پایین هستند که از مقدار قابل توجهی SiO₂ (50-60%) و مقادیر کمی Flux یا مواد کمک ذوب (20-25%) شامل Na₂O ، K₂O ، pbo ، B₂O₃ ، تشکیل شده اند .

باقی مانده شامل پایدار سازها یا Stabilizer ها ( Mgo ، BaO ، CaO ، ZnO ، Al₂O₃ ) می باشد که در مقادیر بسیار کم ( ماکزیم 7 تا 9% ) موجود است .

این فریت ها عمدتاً برای آماده سازی لعاب های ترانسپارنت به کار می روند ، همچنین گاهی در مقادیر کم وارد ترکیب لعاب های با دمای پخت پایین می گردند . هنگامی که لعاب های با دمای پخت بالا تهیه می شوند ، استفاده از این فریت ها نسبت به فریت های دیگر افزایش می یابد .

این فریت ها تقریباً برای آماده سازی تمام لعاب هایی که در دمای بیش از c1100 پخته می شوند ، مورد استفاده قرار می گیرند تا فرایند شیشه ای کردن (Vitrification) را کامل تر نموده و فراورده را بیشتر و بهتر ذوب کنند .

2. فریت های اوپک ، براق ، ویسکوز (معمولاً لعاب های سفید زیر کون یا ماژولیکا نامیده می شوند )

این فریت ها فقط از لحاظ اوپک کردن با گروه قبلی تفاوت دارند . سیلیکات زیرکونیم باعث اوپک کردن فریت می گردد که مقدار آن در ترکیب 8 تا 14 % است .

این فریت ها عمدتاً برای تهیه لعاب های براق سفید که هم در دمای بالا و هم در دمای پایین پخته می شوند ، بکار می روند . معمولاً مقدار فریت در ترکیب لعاب با دمای پخت بالا کاهش یافته و مواد کمکی افزایش می یابند . این فریت ها به ندرت برای لعاب هایی که غیر از نوع سفید براق هستند ، به کار می روند .

1.       3.فریت های ترانسپارنت براق با قابلیت ذوب متوسط

این فریت در مقایسه با گروهی که در بالا شرح داده شد ، قابلیت ذوب بیشتری دارند . در واقع ، در حالی که مقدار سیلیس به 35-%50 کاهش پیدا می کند ، درصد مواد کمک ذوب ( Li₂O ، B₂O₃ ، pbo ، K₂O ، Na₂O )       به 30-%40 افزایش می یابد .

این فریت ها در ترکیب کلیه لعاب هایی که در دمای پایین پخته می شوند ، به فراوانی مورد استفاده قرار می گیرند . گاهی این فریت ها (در مقادیر کم) برای تهیه برخی لعاب های ویژه با دمای پخت بالا مانند لعاب های چرمی "Leather" و سفید مرمری "Marble White" به کار برده می شوند .

استفاده گسترده از این فریت ها به علت ماهیت قابل ذوب بودن آنهاست که به ورود مقادیر زیاد مواد خام درون آسیا و فرایند کریستال شدن عوامل مات کننده ، کمک می کند . بنابراین با به کار بردن تنها یک فریت و تغییر دادن مواد کمکی اضافه شده به ترکیب درون آسیا ، امکان بدست آوردن انواع متفاوت لعاب ها هم از نظر تکنیکی و هم از نظر هنری وجود دارد .

1.       4.فریت های مات Matt Frits (CaO-ZnO-TiO₂)

این فریت ها با کریستالیزاسیون یا تبلور (Devitification) یک عنصر که به میزان زیادی در یک سیستم شیشه ای مناسب وجود دارد ، توصیف می شوند . کلسیم ، باریم ، روی و تیتانیم باعث بلور (Devitification) می گردند.

کریستال شدن کلسیو باریم ، در مواد شیشه ای قلیایی حاوی بور صورت می گیرد در حالی که روی و تیتانیم   در مواد عاری از سرب به کریستال تبدیل می شوند .

فریت های مات کلسیم و باریم معمولاً عاری از سرب ، ویسکوز و اوپک هستند . در عوض ، فریت های مات روی ، قابلیت ذوب کمی دارند ، دارای سرب می باشند (pbo=25-%30) و نیمه اوپک هستند .فریت های مات تیتانیم نیز قابلیت ذوب کمی دارند ، دارای سرب هستند ، اوپک می باشند و رنگ آنها متمایل به زرد است . این فریت ها معمولاً در لعابهای مات ، یا بعنوان عامل اصلاح کننده در ترکیب لعاب هایی که زیاد مات نیستند به کار می روند .

در بسیاری مواقع znO-caO-BaO-TiO₂ ترجیحاً بجای مواد خام معادل وارد ترکیب فریت می شوند . این امر به علت اجتناب از استفاده از مواد خامی مانند کربنات ها (Caco₃-Mgco₃)که دارای مواد فرار مانند Co₂   هستند می باشد .

1.       5.فریت های دارای ترکیب رنگی

تنها تفاوت این فریت ها با گروه های قبلی در رنگی بودن آنهاست ، بطوریکه ممکن است در گروه های 3 و 4 نیز قرار گیرند . عوامل ایجاد کننده رنگ که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند ، عبارتند از : آهن ، کبالت ، منگنز ، مس ، کادمیم و سلنیم .

فریت های حاوی کادمیم و سلنیم بدون هیچگونه افزودنی به کار می روند تا لعاب های خاصی بدست آید که به شکل دیگری قابل حصول نیستند . بقیه فریت ها فقط برای تولید فریت های ترانسپارنت رنگی بکار می روند یا به شکل پایدار وارد می شوند ، ترکیب رنگی آنها زمانی استفاده می شود که اثرات تابشی خاصی انتظار داشته باشیم . در جدول 1-1 و 2-1 ، قابلیت ذوب و مشخصات ترکیبات نوعی برخی از فریت ها را مشاهده می کنید.

فرایند تولید فریت ، بطور شماتیک در زیر خلاصه می شود :

-         مواد خام گوناگون تشکیل دهنده فریت ، پس از کنترل کیفیت ، در سیلوها انبار می شوند .

-         ترکیب آمیز (Batching) معمولاً به صورت اتوماتیک انجام می شود .

ترکیبات مختلف به روش خشک مخلوط می شوند .

-         مخلوط حاصل درون کوره ریخته می شود تا کاملاً ذوب شود .

-  سپس ماده گداخته مذاب درون یک محفظه پر از آب ریخته می شود تا سریع با آب سرد شود . این سرد شدن سریع باعث تردی و شکنندگی شیشه می شود تا در مراحل بعدی به راحتی آسیاب شود .

دو نوع کوره فریت وجود دارد :

-         کوره های چرخشی متناوب

-         کوره های پیوسته یا Continous